浅谈注浆加固对软弱围岩富水浅埋隧道的处治

文｜中铁十二局集团市政工程有限公司 张永壮

软弱围岩富水浅埋隧道在施工过程中施工风险大，施工难度大。本文通过徐家梁子隧道在软弱围岩浅埋段施工概况，简单谈一下关于处理软弱围岩富水浅埋隧道的基本思路、方案以及作用机理和实际效果。

1.地质概况

K41+443 ～K41+450 段长度17 米，平均埋深为40m，下伏全-强风化砂岩夹页岩，厚度16.7 ～21.4 风化产物以粉质粘土、碎石为主，附近地表有河沟穿过，渗水现象一般，地下水为基岩裂隙水，赋水性较好。在K41+443 掌子面完成出渣后，发生大量渗水并夹杂黄色泥土，地表发生沉陷。

2.处理思路

首先封堵掌子面，对地表进行加固注浆；其次加强洞内支护，超前支护采用双排注浆小导管，开挖后快速进行初期支护，及时施做仰拱尽快封闭成环。

3.处理方案

3.1 地表处理

首先在地表塌陷处四周施做浆砌截水沟，将地表水引至临时排水系统；然后对塌陷处进行地表注浆加固，注浆范围为隧道中线左右侧各15 米范围内，注浆孔按间距为1.5m×1.5m 梅花形布置（见图3-1），注浆材料采用水泥-水玻璃双液，钻孔采用套管护壁进行跟进，通过φ89 钢花管在0.5 ～1.0MPa 注浆压力下注入，注浆深度直至仰拱底，加固顺序由内向外。

其作用机理为：由于浆液渗透作用，或是浆液被挤到岩体间隙当中，经过硬化后使得岩块与土体结合成一体，或以高强夹层的形式将黏土分割包围，从而提高岩体的完整性、增强岩体的稳定性；并且空隙被填充后会对地下水渗透起到阻断作用，进而实现堵水以及围堰固定。

3.2 洞内处理

3.2.1 洞内封堵及排水

首先对掌子面通过喷射混凝土进行封堵，用抽水泵将洞室渗水排出洞外。

3.2.2 超前支护

采用双排φ42 注浆小导管超前支护，管长3m，环向间距20cm，打设角度分别为5°和7°，纵向搭接不小于1.5m，注浆材料为水泥-水玻璃双液。

超前小导管注浆时，在进行开挖之前应首先将开挖面及周围坑道岩面进行封闭，接着在坑道周围依照坑道轮廓打入带孔小导管，然后经小导管向围岩内注入水泥以及水玻璃，等到浆液硬化再在坑道周边岩体进行一圈加固，以保证开挖作业的安全进行。

图1 注浆孔布置图

3.2.3 初期支护

将原设计钢拱架间距缩短至50cm，无法及时施做仰拱的增加临时仰拱，以保证钢拱架封闭成环；采用环向小导管注浆加固，环相间距1.0m×1.0m，纵向间距50cm，加固深度为3.0m。

3.3 注浆流程情况

（1）钻孔：在开钻前先在低速低压下进行，开孔完成几米后再增加压力和速度。（2）清孔：利用高压空气对钻好的孔道进行吹洗，将其中的残留石头渣子清除，确保孔道通畅。（3）下管：倘若在顶进过程中出现问题，难以顶进，则应首先排查清楚故障原因，如果有必要，则应重新对孔道进行清理，然后再把钢管往里面顶进。在钻进时，应对地质进行观察分析，结合地质情况选择合适钻进速度，同时准确记录施工情况。（4）注浆：借助6mm 钢板对钢花管管头进行焊接处理，将其管口封住，然后再将注浆管焊接上去，将堵浆塞进浆孔和注浆管连接在一起，并用丝扣使得堵浆塞和导管相连。接着，在注浆过程中借助水玻璃进行封口注浆时应保障从孔口进入，并一次性注入，使得管中浆液处于密实状态，注浆过程中实施终压注浆，在达到设计注浆量时便可以停止，将阀门关闭。水泥浆配制过程中应避免各种杂质混合在其中，并且要确保在规定时间内完成。

4.加固效果

4.1 抑制地表沉陷

地表注浆可以对地层起到固定作用，这样在进行隧道施工过程中，能够降低施工过程给地表带来的影响，防止其发生沉陷，进而控制和约束围岩位移。

4.2 地表注浆与洞内支护共同组成支护体系，加强了围岩整体性

在地表注浆对围岩加固的基础上，洞内超前小导管支护以及初期环向注浆支护，极大程度上提高了支护体系的强度和刚度。

5.注浆加固施工总结

5.1 适用条件

注浆加固适用于无地下水、水量和压力较小或较大的软弱破碎岩体的地层条件，以及含水率较大而颗粒较细的黏土地层、软土地层也适用，对增强软弱岩体的稳定性和封堵地下水有着显著效果。

5.2 注浆材料选择

一般，对于无水的松散层或松散塌方体选用单液水泥浆；对于有水的强渗透地层、黄土类地层、不透水的黏土层等宜选用双液水泥-水玻璃浆。

5.3 注浆顺序

注浆宜按孔间隔进行，并应先灌注渗透系数大的土层，后灌注渗透系数小的土层。如果各部分渗透系数相同，则应按先上方后下方，或先内圈后外圈的顺序进行。

5.4 注浆压力

每孔注浆应利用止浆阀保持孔内压力直至浆液完全凝固为止。注浆的孔口压力一般为0.5 ～1.0MPa，最高压力应严格控制在允许范围内。

5.5 注浆加固施工缺点

注浆加固施工工序持续时间长，致使整个施工循环过长，影响施工进度。

5.6 施工质量控制及注意事项

一是依照相关规定要求依顺序来进行施工，尤其是钻孔、注浆等步骤更要依顺序实施，如果在此过程中出现漏浆或冒浆情况，则需要对注浆参数进行更改，并及时调整注浆压力、控制注浆量，并对冒出浆液的缝隙位置进行处理。二是钻孔和注浆时，应明确区分钻孔类型，进行统一分类，做好编号记录，并对相关记录材料进行有序整理。三是对注浆孔数量进行把握，钻孔深度左右偏差要小于100mm，空位左右偏差小于50mm。四是注浆时应注意观察注浆压力、注浆量等指标，严格依照相关要求标准进行。五是对地表情况进行密切检查，随时观察地表动态情况。六是注浆过程不能对周边环境带来污染或破坏。

6.结语

隧道施工中对软弱围岩富水浅埋隧道采取注浆加固是一项系统性工程，本次分析希望能够起到一定借鉴作用，在进行处理之前应充分了解项目情况，在单位有关规定下开展，做到有的放矢，确保最终取得良好处理效果。